Почему, высыхая, жидкости оставляют разные следы
Вы замечали, что разные жидкости, высыхая, оставляют разные отпечатки: кофейные капли или капли спиртных напитков. Если же жидкости смешать, тот де кофе и ром, то капля этого напитка оставит совсем иной след. Дело, естественно, не в цвете, а в структуре засохших остатков.
Капли некоторых жидкостей могут оставлять после себя пальцевидные выступы по краям контура бывшей капли в виде мелких капель по периметру. Это зависит жидкостей, из которых состояла смесь, выяснили исследователи, опубликовавшие свою работу в журнале Physical Review Letters. Они сняли изучаемые явления на видео. В эксперименте же применялись капли изопропанола, компонента спирта, смешанного с антифризным компонентом, называемым этиленгликолем, или другим химическим веществом, называемым додеканом.
Явление уникального следа после высыхания проявляются и в опытах с другими смесями жидкостей.
Исследователи нанесли 1-микролитровые капли изопропанола, смешанные с этиленгликолем или додеканом, на гладкую поверхность. Когда капли растекались, изопропанол быстро испарялся на краях, где толщина жидкости была минимальной, оставляя на поверхности след с наибольшей концентрацией этиленгликоля или додекана.
Этот растягивающийся ободок, в конечном итоге, раскалывается на кольца более мелких капелек. В каплях, содержащих этиленгликоль, эти более мелкие капельки вытягиваются наружу, создавая похожие на пальцы выступы. В каплях, содержащих додекан, капельки по периметру образовывают колье из бисера.
Когда капля изопропанола смешивается с этиленгликолем на ровной поверхности, этиленгликоль собирается на краях и распадается на венец, как это показано в первой части видео. Благодаря их относительно высокому поверхностному натяжению эти «этиленгликолевые пальцы» могут вытягивать жидкость из центра капли, покрывая поверхность пленкой этиленгликоля, остающейся позади венца по мере высыхания. Во второй части видео показано, как в капле изопропанола добавленный додекан собирается в крошечные капельки по периметру. Из-за более низкого поверхностного натяжения эти шарики не могут вытягивать жидкость из центра капли наружу. По мере испарения изопропанола, позади него остается множество крошечных островков додекана, которые, в конечном итоге, сливаются.
Таким образом, разница в структуре краев высохших капель обусловлена различным поверхностным натяжением жидкостей — того, насколько сильно молекулы на поверхности жидкости цепляются друг за друга. Жидкость имеет тенденцию перетекать к областям с более высоким поверхностным натяжением.
Поверхностное натяжение этиленгликоля примерно в 2,2 раза выше, чем у изопропанола. Поэтому появляются «пальчики». Додекан же имеет поверхностное натяжение, сопоставимое с изопропанолом. Таким образом, капли по краям луж, содержащих додекан, остаются на месте.
Смысл исследования может не иметь практической пользы, пока не найдет применения в каком-либо устройстве, что уже не раз случалось в истории изобретений.
Обсудить 0
